(57)【要約】  【課題】  集電時の電子伝導損失を低減し、発電効率を向上することができる固形酸化物形燃料電池及びこれに用いる基材を提供する。  【解決手段】  本発明に係る固体酸化物形燃料電池用基材は、電解質１と、前記電解質１の一方面に配置された複数の燃料極３と、前記電解質１の一方面で、前記燃料極３と所定間隔をおいて配置された複数の空気極５とを備え、前記燃料極３及び空気極５は略正多角形状または円形状に形成されている。【選択図】  図１
2006004672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質と、
前記電解質の一方面に配置された複数の燃料極と
前記電解質の一方面で、前記燃料極と所定間隔をおいて配置された複数の空気極とを備え、
前記燃料極及び空気極は略正多角形状または円形状に形成されている、固体酸化物形燃料電池用基材。
【請求項２】
前記燃料極及び空気極の最大外径が１〜１０ｍｍである、請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池用基材。
【請求項３】
前記燃料極及び空気極が交互に並ぶように配置されている、請求項１または２に記載の固体酸化物形燃料電池用基材。
【請求項４】
前記燃料極及び空気極の数が同数である、請求項１から３のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池用基材。
【請求項５】
基板と、
前記基板上に配置される複数の電解質と、
前記電解質上に配置され、燃料極及び空気極からなる複数の電極体とを備え、
前記燃料極及び空気極は略正多角形または円形である、固体酸化物形燃料電池用基材。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池用基材と、
前記複数の燃料極及び空気極の中から任意に選択され、一対の燃料極及び空気極で構成される複数の電極体を、接続するインターコネクタと
を備えている固体酸化物形燃料電池。
【請求項７】
請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池用基材と、
前記複数の電極体を接続するインターコネクタと
を備えている固体酸化物形燃料電池。
【請求項８】
前記インターコネクタの端部は、前記燃料極及び空気極の中央部に接続されている、請求項６または７に記載の固体酸化物形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質を用いた固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）及びこれに用いる基材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、固体酸化物形燃料電池のセルデザインとして、平板型、円筒型などが提案されている。
【０００３】
平板型セルは、板状の電解質の表面及び裏面に燃料極及び空気極をそれぞれ配置したものであり、こうして形成されたセルはセパレーターを介して複数個積層された状態で使用される。セパレーターは各セルに供給される燃料ガスと酸化剤ガスとを完全に分離する役割を果たしており、各セルとセパレーターとの間にはガスシールが施されている（例えば、特許文献１）。しかしながら、この平板型セルでは、セルに対して圧力をかけてガスシールを施すため、セルが振動や熱サイクルなどに対して脆弱であるなどの欠点があり、実用化に大きな課題を有している。
【０００４】
一方、円筒型セルは、円筒形の電解質の外周面及び内周面に燃料極及び空気極をそれぞれ配置したものであり、円筒縦縞型、円筒横縞型などが提案されている（例えば、特許文献２）。ところが、円筒型セルは、ガスシール性に優れるという利点を有する一方、平板型セルに比べて構造が複雑であるため、製造プロセスが複雑になり、製造コストが高くなるという欠点がある。
【０００５】
さらに、次の問題もある。平板型セル及び円筒型セルのいずれも、性能を向上させるためには電解質を薄膜化することによる内部抵抗の低減が必要となるが、電解質が薄すぎると振動や熱サイクルなどに対して脆弱化してしまい、耐振性や耐久性が低下するという問題があった。
【０００６】
このため、上述した平板型、円筒型に代わる燃料電池として、燃料極及び空気極を固体電解質からなる基板の同一面上に配置し、燃料ガスおよび酸化剤ガスの混合ガスを供給することにより発電が可能な非隔膜式固体酸化物形燃料電池が提案されている（例えば、特許文献３）。この燃料電池によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとを分離する必要がないため、セパレーター及びガスシールが不要となり、構造及び製造工程の大幅な簡略化を図ることができる。
【０００７】
また、このような非隔膜式固体酸化物形燃料電池では、酸素イオンの伝導が主に固体電解質の表層付近で起こると考えられるため、燃料極と空気極との距離を固体電解質の同一面上にて近づけることにより、電池性能が向上する。したがって、電解質の厚みを必要以上に薄膜化する必要がなく、電池性能を維持したまま電解質の脆弱制を改善することが可能となる。
【特許文献１】特開平５−３０４５号公報（第１頁、第６図）
【特許文献２】特開平５−９４８３０号公報（第１頁、第１図）
【特許文献３】特開平８−２６４１９５号公報（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献３に示されるように、櫛形に電極を形成し、電極の端部に集電部を形成して集電を行う場合、燃料極で発生した電子（ｅ−）は、燃料極内を移動し、その端部に形成された集電部で集電される。そして、その電子（ｅ−）は、外部電気回路を通った後、空気極内にて酸素と反応するため、端部に形成された集電部から空気極内を長さ方向に移動する。
【０００９】
ところが、電子（ｅ−）が燃料極内或いは空気極内を移動する際には、電極の内部抵抗により、電子伝導損失が発生するという問題がある。より詳細に説明すると、一般的に、発電量を多くするには、電極面積を増やす必要があり、両電極を長くすることが好ましいと考えられるが、集電部からの距離が長くなると、電子伝導時の損失が大きくなり発電効率が低下するという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、集電時の電子伝導損失を低減し、発電効率を向上することができる固形酸化物形燃料電池及びこれに用いる基材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る固体酸化物形燃料電池用基材は、上記問題を解決するためになされたものであり、電解質と、当該電解質上に配置される複数の燃料極と、前記電解質上で前記燃料極と所定間隔をおいて配置される複数の空気極とを備え、前記燃料極及び空気極が略正多角形状または円形状に形成されている。
【００１２】
この構成によれば、燃料極及び空気極の形状が略正多角形状または円形状になっているため、次のような利点がある。例えば電極を帯状に形成した場合と比べると、同じ面積にした場合、本発明に係る電極の方が最大外形、つまり電極の外形の最も長い部分（円形の場合は直径）を小さくすることができる。そのため、本発明では、任意の集電位置と、そこから最も離れた電極端部との間の距離を短くすることが可能となる。これにより、電子伝導損失を低減することができるため、発電効率を向上することができる。また、従来例のような異形の電極に比べ、電解質上に多数の電極を配置することができるため、集積度を大きく向上することができる。なお、上記各電極の最大外径は、電子伝導損失を考慮すると、１〜１０ｍｍであることが好ましく、１〜５ｍｍであることがさらに好ましいものである。
【００１３】
以上のように構成された基材を準備しておけば、複数の燃料極及び空気極をインターコネクタで適宜配線することにより、電極を直列または並列に接続したり、或いは直列及び並列を組み合わせた接続とすることができ、所望の電圧や電流を得ることができる。
【００１４】
このとき、インターコネクタの端部を各電極の中央部に接続すると、特に、空気極での電子の移動距離は電極の半径とほぼ同じになるので、電子伝導時の損失を最も小さくすることができる。また、燃料極及び空気極が交互に並ぶように配置することが好ましく、このようにすると、接続すべき電極体の選択が容易になるとともに、電極体を接続するインターコネクタを短くすることができる。ここで、電解質上に配置される燃料極及び空気極の数を同数にすると、すべての燃料極及び空気極を電極体として過不足なく使用することが可能となり、電池の出力を向上することができる。
【００１５】
また、本発明に係る他の固体酸化物形燃料電池用基材は、基板と、前記基板上に配置される複数の電解質と、前記電解質上に配置され、燃料極及び空気極からなる複数の電極体とを備え、前記燃料極及び空気極は略正多角形または円形であるように構成されている。
【００１６】
この構成によれば、上述した発電効率の向上に加え、電解質が基板上に配置されているため、電池全体の機械的強度を向上することができる。
【００１７】
また、本発明に係る固体酸化物形燃料電池は、上記問題を解決するためになされたものであり、上記した固体酸化物形燃料電池用基材と、前記複数の燃料極及び空気極の中から任意に選択され、一対の燃料極及び空気極で構成される複数の電極体を、接続するインターコネクタとを備えている。同様に、上述した基板を備えた固体酸化物形燃料電池用基材を用い、複数の電極体をインターコネクタで接続することで、固体酸化物形燃料電池を構成することもできる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る固体酸化物形燃料電池及びこれに用いる基材によれば、集電時の電子伝導損失を低減し、発電効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る燃料電池の平面図（ａ）及びその側面図（ｂ）である。
【００２０】
図１に示すように、この燃料電池は、板状に形成された電解質１と、この電解質１上に形成される複数の電極体Ｅとを備えている。各電極体Ｅは、所定間隔をおいて配置された燃料極３と空気極５とで構成され、これらは円形状に形成されている。また、燃料極３と空気極５とは交互に縦横に並び、矩形を形成するように配置されている。本実施形態では、縦方向に５個の燃料極３と５個の空気極５とが交互に並び、横方向に同じく５個の燃料極３と５個の空気極５とが交互に並んでいる。すなわち、５０個の燃料極３と５０個の空気極５との計１００個の電極が配置されている。
【００２１】
そして、隣接する電極体Ｅの燃料極３と空気極５とがインターコネクタ７によって接続され、すべての電極体Ｅが直列に接続されている。このとき、各インターコネクタ７の両端部は、燃料極３及び空気極５の中央部（中心）に接続されている。また、直列に接続された電極体Ｅの両端それぞれには、電流を取り出すための集電部９が形成されている。
【００２２】
次に各電極の寸法について説明する。燃料極３の膜厚は、１〜３００μｍであることが好ましく、５〜１００μｍであることがさらに好ましい。これは、膜厚が小さすぎると三相界面長の低下により出力が低くなるからであり、膜厚が大きすぎると反応ガスの拡散不足による過電圧が増大しやすくなるため、膜厚が大きくなっても、それに応じた出力が得られないからである。つまり、コストパフォーマンスが低くなるからである。また、電極のオーム損も一因である。一方、空気極５の膜厚も、同様に、１〜３００μｍであることが好ましく、５〜１００μｍであることがさらに好ましい。その理由は、燃料極の場合と同様である。
【００２３】
後述するように、燃料極３をＮｉ等の金属触媒及びセリア系酸化物を有する材料、空気極５をサマリウム（Ｓｍ）やコバルトを含んだ酸化物材料、そして電解質１をガドリニウムをドープしたセリア系酸化物（ＧＤＣ）からなる材料で形成した場合には、両電極３，５の膜厚は１０〜５０μｍとすることが好ましい。
【００２４】
また、両電極３，５の直径（最大外径）は、１〜１０ｍｍであることが好ましく、１〜５ｍｍであることがさらに好ましい。また、隣接する各電極３，５間の距離は、３０〜１０００μｍであることが好ましく、１００〜５００μｍであることがさらに好ましい。
【００２５】
次に、上記のように構成された燃料電池の材質について説明する。電解質１の材料としては、固体酸化物形燃料電池の電解質として公知のものを使用することができ、例えば、サマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を用いることができる。電解質１は、基板として用いられるため、ある程度の強度が必要であることから、その厚みは、例えば２００〜１０００μｍであることが好ましい。
【００２６】
燃料極３及び空気極５は、セラミックス粉末材料により形成することができる。このとき用いられる粉末の平均粒径は、好ましくは１０ｎｍ〜１００μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５０μｍであり、特に好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。なお、平均粒径は、例えば、ＪＩＳＺ８９０１にしたがって計測することができる。
【００２７】
燃料極３は、例えば、金属触媒と酸化物イオン導電体からなるセラミックス粉末材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる金属触媒としては、ニッケル、鉄、コバルトや、貴金属（白金、ルテニウム、パラジウム等）等の還元性雰囲気中で安定で、水素酸化活性を有する材料を用いることができる。また、酸化物イオン導電体としては、蛍石型構造又はペロブスカイト型構造を有するものを好ましく用いることができる。蛍石型構造を有するものとしては、例えばサマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などを挙げることができる。また、ペロブスカイト型構造を有するものとしてはストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物を挙げることができる。上記材料の中では、酸化物イオン導電体とニッケルとの混合物で、燃料極４を形成することが好ましい。なお、酸化物イオン導電体からなるセラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、１種類を単独で、或いは２種類以上を混合して使用することができる。また、燃料極４は、金属触媒を単体で用いて構成することもできる。
【００２８】
空気極５を形成するセラミックス粉末材料としては、例えば、ペロブスカイト型構造等を有するＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ又はＭｎ等からなる金属酸化物を用いることができる。具体的には（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ３などをの酸化物が挙げられ、好ましくは、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３である。上述したセラミックス材料は、１種を単独で、或いは２種以上を混合して使用することができる。
【００２９】
また、インターコネクタ７及び集電部９は、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＳＵＳ等の導電性金属、或いは金属系材料，又はＬａ（Ｃｒ，Ｍｇ）Ｏ３，（Ｌａ，Ｃａ）ＣｒＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ３などのランタン・クロマイト系等の導電性セラミックス材料によって形成することができ、これらのうちの１種を単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
【００３０】
上記燃料極３、及び空気極５は、上述した材料を主成分として、さらにバインダー樹脂、有機溶媒などが適量加えられることにより形成される。より詳細には、上記主成分とバインダー樹脂との混合において、上記主成分が５０〜９５重量％となるように、バインダー樹脂等を加えることが好ましく、７０〜９０重量％とすることがさらに好ましい。また、インターコネクタ７及び集電部９も、上述した材料に上記添加物を加えることにより形成される。なお、集電部は導電性金属、或いは金属系材料からなるワイヤーやメッシュ状のもの等から形成されていてもよい。
【００３１】
次に、上述した燃料電池の製造方法の一例を説明する。まず、上述した材料からなる板状の電解質１を準備する。続いて、上述した燃料極３、及び空気極５用の粉末材料を主成分として、これらそれぞれにバインダー樹脂、有機溶媒などを適量加えて混練し、燃料極ペースト、空気極ペーストをそれぞれ作成する。各ペーストの粘度は、次に説明するスクリーン印刷法に適合するように１０３〜１０６ｍＰａ・ｓ程度であることが好ましい。同様に、インターコネクタ用及び集電部用ペーストも、上述した粉末材料にバインダー樹脂等の添加物を加えて作成しておく。このペーストの粘度は上述した燃料極ペースト等と同じである。
【００３２】
続いて、図１に示す電解質１上の位置に燃料極ペーストをスクリーン印刷法により円形状に塗布した後、所定の時間及び温度で乾燥・焼結し、複数の燃料極３を形成する。これに続いて、各燃料極３の間に、所定間隔をおいて円形状の空気極ペーストをスクリーン印刷法によって円形状に塗布し、所定時間及び温度で乾燥・焼結することにより、複数の空気極５を形成する。次に、隣接する電極体Ｅの燃料極３と空気極５との間を結ぶように、インターコネクタ用ペーストを線状に塗布し、所定時間乾燥することで、インターコネクタ７を形成し電極体Ｅを直列に接続する。そして、インターコネクタ７と同様にして電極体Ｅの両端それぞれにペーストを塗布し、集電部９を形成する。以上の工程により、５０個の電極体が直列に接続された固体酸化物形燃料電池が形成される。なお、バインダ−樹脂として感光性高分子を用いる場合には、ペーストの塗布後、乾燥・露光工程を経て、焼結する必要がある。
【００３３】
上記のように構成された燃料電池は、次のように発電が行われる。すなわち、電極体Ｅが配置された電解質１の一方面に、水素、又はメタン、エタンなどの炭化水素からなる燃料ガスと空気等の酸化剤ガスとの混合ガスを高温の状態（例えば、４００〜１０００℃）で供給する。これにより、各電極体Ｅにおける燃料極３と空気極５との間の電解質１で、酸素イオン伝導が起こり発電が行われる。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、燃料極３及び空気極５の形状が円形状となっているため、次のような利点がある。例えば電極を帯状や異形に形成した場合と比べると、面積を同じにした場合、本実施形態に係る電極３，５の方が最大外形、つまり電極の外形の最も長い部分（本実施形態の場合は直径）を小さくすることができる。そのため、集電位置、つまりインターコネクタ７の接続位置と、そこから最も離れた電極端部との間の距離を短くすることが可能となる。これにより、電子伝導損失を低減することができるため、発電効率を向上することができる。本実施形態では、インターコネクタ７の端部を電極３，５の中央に接続しているため、電子の移動距離は、最も長くても電極の半径となり、電子伝導損失を大きく低減することができる。さらに、従来例のような異形の電極に比べ、電解質１上に多数の電極３，５を配置することができるため、集積度を大きく向上することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、各電極３，５を円形状に形成しているが、これに限定されるものではなく、四角形等の略正多角形状に形成することもでき、このようにしても円形状の場合と同様の効果、つまり電子伝導損失を低減することができ、各電極を四角形にした場合には、隣接する電極同士の距離が一定になるため、発電効率が高くなるという利点がある。
【００３６】
また、上記実施形態では、電解質１上にインターコネクタ７を形成しているが、図２に示すようなインターコネクタを形成していない電解質１、燃料極３、空気極５からなる固体酸化物形燃料電池用基材を準備しておけば、インターコネクタの配置を変更するだけで、目的に応じた種々の配線が可能となる。例えば、図１に示すように、電極体Ｅを直列に接続する以外に、並列に接続したり、或いは直列と並列とを組み合わせたすることもできる。
【００３７】
また、上記説明では、集電部９を電解質１の左側に配置しているが、右側やその他の位置に集電部を配置することもできる。このようにするには、インターコネクタの配置位置を図１と変更すればよい。さらには、上記実施形態では、すべての燃料極３及び空気極５を接続しているが、必ずしもすべてを接続する必要はない。
【００３８】
また、燃料極３と空気極５とが隣接して交互に配置されているため、電極体Ｅ９の選択の仕方は一義的ではなく、任意に選択することができる。例えば、図１の燃料電池では、同図の左上の空気極５とその右隣の燃料極３とで一の電極体Ｅを形成してるが、図３に示すように、この燃料極３と、そのさらに右隣の空気極５とで電極体Ｅを形成することもできる。
【００３９】
また、燃料極と空気極の配置は、上記のように縦方向及び横方向のいずれにも交互に配置するほか、いずれか一方の方向に交互に配置することもできる。例えば、図４に示すように、電解質１上の縦方向（同図の上下方向）に燃料極３及び空気極５を複数個並べ、これら燃料極３及び空気極５の列を横方向に交互に並べてることもできる。このような配置にすると、電極を直列と並列とが混在するように接続することができる。すなわち、この例では、電解質１の両端部に燃料極３及び空気極５がそれぞれ配置されるようになっているので、これら両端の燃料極３及び空気極５の各列を、インターコネクタ７で接続する。そして、その間に複数の電極体Ｅを形成し、隣接する電極体Ｅ間の燃料極３と空気極５とをインターコネクタ７で接続する。こうすることで、直列と並列とが混在するように各電極を接続することができる。なお、この例では、発電効率を高めるため、各電極を正方形に形成している。
【００４０】
さらに、上記実施形態では、電解質１を基板として用いているが、次のように電解質１とは別の基板を準備し、その上に電解質１及び各電極３，５を配置することもできる。図５に示すように、この例では、矩形状の基板１１に、電解質１、燃料極３及び空気極５からなる単セルＣを複数配置し、これらをインターコネクタ１３で接続している。各単セルＣは、電解質１上に一対の燃料極３及び空気極５を所定間隔をおいて配置したものであり、隣接する単セルＣの電解質１は、所定間隔をおいて配置されている。なお、各電極３，５は、上記実施形態と同様の円形の他、多角形状に形成される。この構成によれば、電解質１が基板１１上に配置されているため、電池全体の機械的強度を向上することができる。また、図５の電池からインターコネクタを取り外したものを基材として準備しておけば、必要とされる電圧又は電流に応じて適宜インターコネクタを配置することで、所望の燃料電池を形成することができる。
【００４１】
また、上記実施形態では、各ペーストの塗布にスクリーン印刷法を用いているが、これに限定されるものではなく、ドクターブレード法、スプレーコート法、スピンコ−ト法、リソグラフィー法、電気泳動法、ロールコート法、ディスペンサーコート法、ＣＶＤ，ＥＶＤ，スパッタリング法、転写法等の印刷方法等、その他一般的な印刷法を用いることができる。また、印刷後の後工程として、静水圧プレス、油圧プレス、その他の一般的なプレス工程を用いることができる。
【実施例】
【００４２】
実施例１として図６に示すような２個の単セルが基板上に配置された固体酸化物形燃料電池を作成する。電解質材料としてＧＤＣ（Ｃｅ０．９Ｇｄ０．１Ｏ１．９）粉末（０．０５〜５μｍ、平均粒径０．５μｍ）を使用し、これにセルロース系ワニスを少量混合し、９５：５の重量比となる電解質ペーストを作製した。電解質ペーストの粘度は、溶剤にて希釈することでスクリーン印刷法に適した５×１０５ｍＰａ・ｓ程度とした。
【００４３】
また、燃料極材料としてＮｉＯ粉末（０．０１〜１０μｍ、平均粒径１μｍ)、ＳＤＣ（Ｃｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ１．９）粉末（粒径０．０１〜１０μｍ、平均粒径０．１μｍ）を重量比で７：３となるように混合した後、セルロース系バインダー樹脂を添加して、上記混合物の割合が８０重量％となる燃料極ペーストを作製した。つまり、上記混合物と、バインダー樹脂との重量比が８０：２０となるようにした。燃料極ペーストの粘度は、溶剤にて希釈することでスクリーン印刷に適した５×１０５ｍＰａ・ｓ程度とした。
【００４４】
続いて、空気極材料としてＳＳＣ（Ｓｍ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３）粉末（０．１〜１０μｍ、平均粒径３μｍ)を使用し、セルロース系バインダー樹脂を添加して、上記粉末の割合が８０％となるように空気極ペーストを作製した。つまり、ＳＳＣ粉末と、バインダー樹脂との重量比が８０：２０になるようにした。空気極ペーストの粘度は、燃料極と同様に、溶剤にて希釈しスクリーン印刷に適した５×１０５ｍＰａ・ｓ程度とした。また、基板１には、厚みが１ｍｍのアルミナ系基板を使用した。
【００４５】
また、単セル間を接続するインターコネクタ用の材料としては、Ａｕ粉末（０．１〜５μm、平均粒径２．５μm)を使用し、これにセルロース系バインダー樹脂を混合してインターコネクタ用及び集電体用ペーストを作製した。インターコネクタ用ペーストの粘度はスクリーン印刷に適した５×１０５mＰａ・ｓとした。
【００４６】
次に、基板１上に上述した電解質ペーストをスクリーン印刷法によって塗布し、複数の矩形状の電解質１を形成する。このとき、５×５ｍｍ角の大きさの２つの電解質１が、１ｍｍの隙間をあけて並ぶように、電解質ペーストをパターニングする。その後、１３０℃で１５分間乾燥した後、１５００℃で１０時間焼結し、焼結後の厚みが２００μｍとなる電解質１を形成した。次に、スクリーン印刷法によって、各電解質１上に燃料極ペーストを塗布した。このとき、直径５ｍｍ、塗布厚み５０μｍの円形の燃料極３が各電解質１上に形成されるように、燃料極ペーストを塗布した。そして、１３０℃で１５分間乾燥した後、１４５０℃で１時間焼結し、焼結後の厚みを３０μｍとした。続いて、上記各電解質１の同一面上に、空気極ペーストをスクリーン印刷法によって塗布した。このとき、直径５ｍｍ、塗布厚み５０μｍ、燃料極１との間隔５００μｍである円形の空気極５が各電解質１上に形成されるように空気極ペーストを塗布した。そして、燃料極３と同様に、１３０℃で１５分間乾燥した後、１２００℃で１時間焼結した。焼結後の厚みは３０μｍとした。
【００４７】
続いて、インターコネクタ用ペーストをスクリ−ン印刷法で塗布し（幅５００μｍ、厚み５０μｍ）、上記２個の単セルＣを図６に示すように直列に接続し、電池の両端の電極に集電部８を形成した。こうして、実施例に係る固体酸化物形燃料電池を製造した。また、単セルが１個の比較例も作成しておいた。
【００４８】
こうして製造された実施例及び比較例に対して、次のような評価実験を行った。すなわち、メタンと酸素との混合ガスを８００℃で導入し、ＣＨ４＋１／２Ｏ２→２Ｈ２＋ＣＯの反応を起こさせることで、燃料極３である酸化ニッケルを還元処理し、電流−電圧特性の評価を行った。なお、還元処理を行うには、上記混合ガスの代わりに水素ガスを導入してもよい。
【００４９】
その結果、単セルの１個の比較例の起電力は６１０ｍＶであるのに対して、単電池セルを２個有する実施例の起電力は１２００ｍＶであった。したがって、実施例では、電解質を所定間隔をおいて配置していることから、内部短絡現象が低減され、比較例の約２倍の起電力が得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る固体酸化物形燃料電池の一実施形態の平面図（ａ）及びＡ−Ａ線断面図（ｂ）である。
【図２】本発明に係る固体酸化物形燃料電池用基材を示す平面図である。
【図３】図１に示す固体酸化物形燃料電池の他の例を示す平面図である。
【図４】本発明に係る固体酸化物形燃料電池の他の例を示す平面図である。
【図５】本発明に係る固体酸化物形燃料電池の他の例を示す平面図である。
【図６】実施例に係る固体酸化物形燃料電池の平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  電解質
３  燃料極
５  空気極
７  インターコネクタ
【図１】
2006004672.tif 000003
【図２】
2006004672.tif 000004
【図３】
2006004672.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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